Diseño de aplicadores de campos magnéticos para la estimulación remota de canales iónicos Piezo1

Royo Sierra, Santiago
Fratila, Raluca María (dir.) ; Del Sol Fernández, Susel (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2023
Departamento de Química Orgánica, Área de Química Orgánica

Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

Resumen: El reciente descubrimiento de los mecano-receptores o canales iónicos Piezo1 y Piezo2 por Ardem Patapoutian fue reconocido con el Premio Nobel de Medicina en 2021 debido a su importancia. Se ha demostrado que estos receptores, que son capaces de abrirse debido a tensiones en la membrana celular, están involucrados en funciones imprescindibles para la vida como la sensación del tacto o el control del flujo sanguíneo. Es por ello, que resulta de especial interés el estudio de su mecanismo de acción. En la actualidad destacan dos enfoques que, con el uso de estímulos físicos mediante actuadores, conseguirían la generación de fuerzas mencionada para la activación remota de los canales. Estos enfoques son la optogenética, que utiliza la luz como estímulo no invasivo y la magnetogenética, que utiliza campos magnéticos y presenta la gran ventaja frente a la primera de poder alcanzar zonas más profundas en los tejidos biológicos. Debido a esto, la magnetogenética tiene un especial interés para aplicaciones in vivo, además de permitir aplicar fuerzas en un amplio rango mediante la modulación de la intensidad del campo magnético utilizado. El presente trabajo de final de máster se enmarca en el campo de la magnetogenética y se ha centrado en el diseño de aplicadores de campos magnéticos para la estimulación remota de canales iónicos Piezo1. Para ello, se han simulado los campos magnéticos resultantes para diferentes configuraciones Halbach mediante el software COMSOL Multiphysics y posteriormente se han calculado las fuerzas debidas al torque y al gradiente para distintos tipos de actuadores magnéticos (dos tipos de nanopartículas sintetizadas en el grupo de investigación Bionanosurf previamente a este estudio y un tipo de micropartículas comerciales). También se llevó a cabo la validación experimental del campo magnético generado para una de las configuraciones diseñadas utilizando un medidor comercial de campo magnético.El trabajo realizado ha permitido estudiar de manera precisa diversos parámetros como la intensidad del campo magnético generado, el gradiente y/o zona de uniformidad del campo, entre otros, para un prototipo real en funcionamiento en el laboratorio y por otro lado, predecir el comportamiento de estos parámetros para otras dos posibles configuraciones. Los conocimientos y herramientas generadas serán de gran importancia para el diseño de nuevos aplicadores o ajustes de los prototipos actuales.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master